Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Application of one-pot sol-gel method to prepare polyolefin fillers

Jakubowska P., Martyła A., Sztorch B., Brząkalski D., Osińska-Broniarz M., Przekop R.

Composites Theory and Practice

|

2018

|

R. 18, nr 3

167--173

EN

The application of silica-based fillers for polymers and nanocomposites is a subject of extensive research, mostly due to the demand for new materials of improved physicochemical, mechanical or thermal properties. In this paper we present a new, one-pot sol-gel (OPSG) method to synthesize fillers for polyolefins. The developed method assumes direct synthesis of the filler together with its modification upon the addition of organofunctional silane. It allows fillers with controlled porosity and hydrophobic properties to be obtained, which undergo better dispersion in a polymer matrix. The characteristics of the obtained composites were defined by thermal analysis, as well as tensile and impact tests. The contact angle was measured by the sessile drop technique to determine the hydrophobic-hydrophilic properties of the fillers. Morphological analyses were performed using SEM, surface area and pore volume measurements. The one-pot method is a preferred alternative to the multi-step synthesis methods for synthetic fillers.

PL

Zastosowanie napełniaczy krzemionkowych w materiałach kompozytowych ma swoją długoletnią tradycję, wynikającą z uniwersalności tego powszechnie stosowanego napełniacza. Pomimo wieloletnich badań nad systemami kompozytowymi opartymi o krzemionkę, nadal istnieje zapotrzebowanie na nowe metody jej modyfikacji i funkcjonalizacji, zarówno w obszarze struktury i morfologii cząstek, jak i obróbki powierzchniowej. W prowadzonych przez nas badaniach koncentrujemy się na jednoetapowej metodzie zol-żel, w literaturze określanej jako one-pot sol-gel (OPSG). Najważniejszą różnicą w porównaniu do tradycyjnych metod otrzymywania funkcjonalnych napełniaczy jest to, że etap syntezy napełniacza oraz modyfikacja chemiczna odbywają się w tym samym naczyniu reakcyjnym (lub reaktorze) bez konieczności suszenia i preparacji napełniacza. Metoda ta pozwala na otrzymanie napełniacza zaprojektowanego pod indywidualne potrzeby finalnego materiału kompozytowego, zapewniając większą adhezję do osnowy, lepsze zwilżanie czy wreszcie, co bardzo istotne, dobrą dyspergowalność przy mieszaniu z osnową. W pracy zaprezentowano metodę syntezy sferycznej krzemionki Stöbera modyfikowanej jednoetapowo z użyciem organofunkcyjnego silanu. Na osnowie polipropylenu otrzymano kompozyty z zastosowaniem tak otrzymanego napełniacza. Kompozyt został scharakteryzowany z punktu widzenia właściwości mechanicznych i termicznych. Przeprowadzono również wszechstronną charakterystykę napełniacza w porównaniu do standardowej krzemionki typu Stöbera. Podsumowując, jednoetapowa metoda zol-żel jest interesującą alternatywą dla klasycznych metod syntezy napełniaczy funkcyjnych materiałów kompozytowych.

2

Wytwarzanie powłok z użyciem organofunkcyjnych silanów

Martyła A., Osińska-Broniarz M., Kopczyk M., Sztorch B., Jarmołowicz A., Przekop R. E.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 6

1244--1248

PL

Zaprezentowano wyniki badań mających na celu ocenę powłok otrzymywanych z użyciem preparatów do hydrofobizacji. Podłożem bazowym, poddawanym modyfikacji był piaskowiec, granit oraz podłoże szklane. Badaniom poddano preparaty dostępne komercyjnie oraz ich modyfikacje dokonane z wykorzystaniem oleju silikonowego i organofunkcyjnego silanu. Ocenę właściwości hydrofobowych wykonano poprzez pomiar kątów zwilżania modyfikowanych materiałów.

EN

B-Si glass, sandstone and granite surface were modified by coating with com. hydrophobic formulations and their mixts. with silicone oil and organofunctional silanes and studied by measuring their wetting angles. A substantial increase in the sandstone and granite hydrophobicity was achieved. The glass surface showed low hydrophobizability.

3

Wpływ dodatku silseskwioksanów o budowie klatkowej na elektrochemiczne właściwości membran opartych na kopolimerze poli(fluorek winylidenu)/heksafluoropropylen

Osińska-Broniarz M., Martyła A., Sierczyńska A., Marciniec B., Przekop R.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 6

1250--1254

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczących wpływu funkcjonalizowanych klatkowych oligosilseskwioksanów (POSS) jako dodatków do matryc polimerowych na właściwości fizykochemiczne i elektrochemiczne hybrydowych żelowych elektrolitów polimerowych do akumulatorów litowo-polimerowych. Funkcjonalizacji POSS dokonano, stosując katalizowaną reakcję hydrosililowania. Badania wykazały, że otrzymane żelowe elektrolity z dodatkiem funkcjonalizowanych POSS cechuje wysoka zdolność do absorpcji fazy ciekłej przez membrany zawierające dodatek POSS w stosunku do membran z czystego kopolimeru poli(fluorek winylidenu)/heksafluoropropylen (PVdF/HFP), co przekłada się na zwiększenie przewodnictwa właściwego i stabilność elektrochemiczną badanych układów.

EN

A cage polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) was functionalized in reaction with limonene or pinene and used as an additive to poly(vinylidene fluoride)/hexafluoropropylene copolymer matrix and studied for physicochem. and electrochem. parameters as hybrid gel electrolytes to Li-polymer batteries. The hybrid gel electrolytes showed an improved solvent uptake and significantly higher cond. as compared to membranes without POSS.

4

Ekologiczne i ekonomiczne aspekty odzysku metali z odpadowych baterii i akumulatorów

Martyła A., Kopczyk M., Pokora M., Osińska-Broniarz M., Przekop R.

Ekologia i Technika

|

2016

|

R. 24, nr 1

27--32

PL

Baterie i akumulatory należą do produktów, które po użyciu stają się odpadami o charakterze niebezpiecznym zarówno dla środowiska, jak i zdrowia ludzi, ze względu na obecność w nich substancji szkodliwych. Gospodarka odpadowymi akumulatorami i bateriami jest szczególnie trudna ze względu na fakt, że występują, jako różnorodne źródła prądu, w bardzo szerokim asortymencie urządzeń, używanych w bardzo wielu dziedzinach życia. Pociąga to za sobą szczególnie wysoki poziom rozproszenia miejsc powstawania odpadów, trudny do kontroli, właściwego gromadzenia odpadów i ich przetwarzania. Z drugiej strony odpadowe baterie i akumulatory posiadają znaczą wartość surowcową. Poddane procesom odzysku stanowią znaczne zasoby ochraniające naturalne złoża surowcowe. Siłą napędową takiego postępowania jest także rynkowa wartość składników wchodzących w skład poszczególnych typów chemicznych źródeł prądu. Wartość odzyskanych produktów z jednej tony odpadów to ponad 800 dolarów [1]. W pracy omówione zostały baterie i akumulatory znajdujące się w odpadach pochodzących z codziennego użytku wraz z możliwościami odzysku zawartych w nich cennych składników.

EN

Development of technology and the chemical industry in the world led to the development of chemical power sources. Batteries and accumulators are products which after use are a hazardous waste for the environment and human health due to the presence of the harmful substances. Batteries and accumulators are found In many devices and in many applications, for this reason it is very difficult to control waste collection. On the other hand, waste batteries and accumulators have a high value of the raw materials. Recovery operations are a significant resource protecting natural deposits of raw materials. The driving force for this process is the market value of the recovery products - 800$/ton of waste. This paper will discuss the batteries and accumulators from the waste and the possibility of valuable components recovery.

5

Thermal properties of PP-SiO2 composites filled with Stöber silica

Jakubowska P., Osińska-Broniarz M., Martyla A., Sztorch B., Sierczyńska A., Kopczyk M., Przekop R.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 3

161--166

EN

The paper analyses the impact of ceramic particles on the thermal properties and flammability of polymer composites. The research subject concerns polypropylene-based composites. Polypropylene was modified with Aerosil 200 commercial silica and Innosilica silica obtained by means of a modified Stöber method. The input material with a variable content of SiO2: amounting to 1, 5 and 10% was produced during injection. The heat resistance of the obtained composites was specified by the determining the Vicat softening temperature (VST) and heat deflection temperature (HDT), and based on differential scanning calorimetry (DSC) measurements, thermogravimetric analysis (TG) and thermal diffusivity (Df). A fire resistance test of the studied composites was also carried out. It was found that silica added to the polypropylene matrix has a favourable influence on or does not worsen the heat resistance of the studied composites. It was also noticed that all the composites, especially those with a 1% filler content, have a greater degree of flammability compared to the input polymer.

PL

Kompozytem nazywamy materiał składający się z dwóch lub większej liczby różnych materiałów możliwych do wyodrębnienia metodami mechanicznymi, rozłożonych w kontrolowany sposób w celu nadania optymalnych właściwości danego kompozytu oraz posiadających właściwości wyjątkowe i lepsze niż jego indywidualne składniki. Składnik ciągły kompozytu, który często występuje w większej ilości, nazywany jest osnową. W niniejszej pracy analizie poddano wpływ cząstek ceramicznych na właściwości cieplne oraz palność kompozytów polimerowych. Przedmiot badań stanowiły kompozyty na bazie polipropylenu modyfikowanego krzemionką handlową Aerosil 200 oraz krzemionką Innosilica, otrzymywaną modyfikowaną metodą Stöbera. Materiał wejściowy o zmiennej zawartości SiO2: 1, 5 i 10% wytworzono w procesie wtryskiwania. Określono odporność cieplną wytworzonych kompozytów poprzez oznaczenie temperatury mięknienia wg Vicata (VST), temperatury ugięcia pod obciążeniem (HDT) oraz na podstawie: pomiarów różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), analizy termograwimetrycznej (TG) oraz dyfuzyjności cieplnej (Df). Przeprowadzono również próbę odporności ogniowej badanych kompozytów. Stwierdzono, że dodatek krzemionki do osnowy polipropylenowej wpływa korzystnie lub nie pogarsza odporności cieplnej badanych kompozytów. Zauważono ponadto, że wszystkie kompozyty w porównaniu do wejściowego polimeru charakteryzują się większą stabilnością procesu palenia, w szczególności kompozyty zawierające dodatek napełniacza w postaci Innosilica. Podkreślić należy także, że poza liniową szybkością palenia każdorazowo lepsze właściwości charakteryzują materiały kompozytowe wytworzone na bazie krzemionki Innosilica.

6

New method of obtaining CuO-SnO2 nanocomposite

Martyła A., Kopczyk M., Osińska-Broniarz M., Marciniak P., Czapik A., Majchrzycki Ł., Przekop R.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 4

214--217

EN

In this paper, we proposed a new synthesis method of a CuO-SnO2 composite based on the sol-gel technique and tin(IV) acetate as the precursor. In addition, for the first time we used a combination of high-energy homogenization and spray drying. The aim of the study was to obtain a nano-composite with a high Cu content. The system properties were investigated using XRD, TGA, TEM and SEM-EDS techniques. The obtained composite material contains an amorphous gel of tin(IV) hydroxide and crystalline copper(II) acetate. The presented method of synthesis allows for obtaining nano-composite particle sizes less than 50 nm, and a CuO-SnO2 nano-composite fraction with a particle size less than 5 nm. The small size of particles should result in high activity of the system.

PL

W niniejszej pracy proponujemy nową metodę otrzymywania układu CuO-SnO2, wykorzystującą technikę zol-żel i octan cyny(IV) jako prekursor SnO2. Ponadto, po raz pierwszy zastosowano połączenie techniki wysokoenergetycznej homogenizacji i suszenia rozpyłowego. Celem pracy było otrzymanie układu nanokompozytowego o wysokiej zawartości Cu. Otrzymane układy zostały poddane charakterystyce za pomocą technik XRD, TGA, TEM oraz SEM-EDS. Kompozyty zawierają amorficzny żel wodorotlenku cyny(IV) oraz krystaliczny octan cyny(II). Dzięki zastosowaniu wspomnianych technik udało się otrzymać cząsteczki o rozmiarach poniżej 50 nm, jak również pewną frakcję nanokompozytu CuO-SnO2 o rozmiarach poniżej 5 nm. Małe rozmiary cząstek powinny wpływać na wysoką aktywność takiego układu.

7

Nanocomposite electrode materials in alcohol oxidation reactions

Martyła A., Kopczyk M., Osińska-Broniarz M., Marciniak P., Przekop R.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 2

83--87

EN

This paper presents an electroactivity comparison of Pt/SnO2 nanocomposites with different metal phase precursors in a methanol oxidation reaction. One of them is a water solution of hexachloroplatinic acid and the second is the platinum(0)-1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane complex (known as Karstedt’s catalyst). The Pt/SnO2 system has a broad range of applications in various sectors of industry. It is a very popular heterogeneous and electrochemical catalyst as well, especially in fuel cells. This effect is due to the presence of platinum. As the most expensive component of the catalyst it is still a barrier to its widespread use, hence, the constant search for new, cost-effective methods of obtaining this kind of systems. The aim of the research was to obtain a highly active Pt/SnO2 catalyst with a low metal concentration in an electrochemical system. The small size of the Pt crystallites should result in high activity of the Pt/SnO2 system. We proposed two synthesis methods of the platinum catalyst based on the sol-gel technique and tin(IV) acetate as the SnO2 precursor in conjunction with the use of inorganic and organic sources of the metallic phase. The presented method of SnO2 synthesis allows for obtaining nano-support and in the next step - a nano-catalyst. The system structures were investigated using TEM and XRD techniques to describe their thermal structural evolution. To study the influence of the metallic phase precursor, we used cyclic voltammetry (in acidic media), which is the best method to check the activity of the electrocatalyst. The results showed high electrocatalytical activity of the nanocomposites, irrespective of the metal phase source. The systems obtained from an organosilicone precursor demonstrate high temperature stability.

PL

Prezentowana praca zawiera porównanie elektroaktywności kompozytów Pt/SnO2 w reakcji utleniania metanolu. Kompozyty te pochodzą z dwóch różnych prekursorów. Jednym z nich jest wodny roztwór kwasu sześciochloroplatynowego, a drugim kompleks platyna(0)-1,3-divinylo-1,1,3,3-tetrametylodisiloksan, zwany też katalizatorem Karstedta. Układ Pt/SnO2 ma szerokie spektrum zastosowań jako katalizator w procesach reformingu węglowodorów, katalizator w ogniwach paliwowych. Jednak wysoki koszt platyny stanowi barierę w ich powszechnym stosowaniu. W pracy proponujemy dwie metody otrzymywania takiego układu wykorzystujące technikę zol-żel i octan cyny jako prekursor SnO2 oraz dwa rodzaje prekursorów fazy metalicznej. Otrzymane układy zostały zbadane za pomocą cyklicznej woltamperometrii, która jest najlepszą techniką sprawdzenia elektroaktywności. Ponadto, przeprowadzono badania kompozytów za pomocą technik XRD oraz TEM, które wykazały istotne zależności między ich strukturą a obróbką termiczną. Rezultaty badań wskazują na wysoką aktywność elektrochemiczną kompozytów Pt/SnO2 niezależnie od rodzaju prekursora. Kompozyty otrzymane z wodnego roztworu kwasu sześciochloroplatynowego dają wyższe wartości prądowe, z kolei te uzyskane z prekurosra krzemoorganicznego wykazują wyższą stabilność temperaturową.

8

Composite polymer electrolytes with modified mesoporous silica filler for Li-ion batteries

Osińska-Broniarz M., Pokora M., Walkowiak M., Martyła A.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 3

124--129

EN

Dispersing fine ceramic particles in polymer matrices has proved to be one of the most effective ways of enhancing key structural and electrochemical parameters of polymer electrolytes for rechargeable lithium batteries. It is now widely recognized that the phase composition, morphology and surface chemistry of the filler all exert a clear impact on the way it interacts with the polymer host, thus contributing to the final outcome in terms of ionic mobility, thermal, mechanical, chemical and electrochemical stability in lithium cells. In the present contribution we manufactured microporous polymer membranes based on copolymer poly(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene) (PVdF/HFP) using a two-step approach originally proposed by Bellcore. A mesoporous silica filler MCM-41 was synthesized and functionalized with chlorosilane. After the effect of functionalization was verified by means of FTIR spectroscopy, the fillers were incorporated in the polymer matrices and the resulting dry composite membranes showed a well-developed porous structure and a high ability to absorb liquid media with the formation of stable gels. The good physical properties of the membranes were attributed to the enhanced compatibility of the filler with the fluoropolymer matrix. The composite gel electrolytes were prepared by soaking the dry membranes with a conventional lithium cation conducting liquid electrolyte and their electrochemical characteristics were determined in terms of the temperature dependence of ionic conductivity and electrochemical window. During the experimental studies we observed high conductivities at room temperatures exceeding about 2*10‒3 S/cm and decidedly better anodic stability for composite gel electrolytes with an addition of mesoporous silica with and without surface modification.

PL

Ciągły rozwój technologiczny, którego konsekwencją jest wzrastająca liczba wykorzystywanych przez nas urządzeń elektronicznych, wymusza poszukiwanie coraz to nowszych rozwiązań konstrukcyjnych i technologicznych chemicznych źródeł prądu umożliwiających ich zasilanie. Akumulatory litowo-jonowe cechują się, jak dotychczas, największą wśród obecnie znanych ogniw żywotnością cykliczną oraz pojemnością w stosunku do ich ciężaru. Jednakże stosowane w nich ciekłe elektrolity organiczne powodują, że akumulatory tego rodzaju nie są w stanie zapewnić odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa użytkowania i pojemności ogniw, stąd od kilkudziesięciu lat prowadzone są intensywne badania dotyczące zastąpienia tradycyjnych akumulatorów litowych z ciekłym elektrolitem akumulatorami litowo-polimerowymi, w których ciekły elektrolit zastąpiony zostaje przez elektrolit żelowy czy też polimerowy. Aby umożliwić zastosowanie tego typu elektrolitów w praktycznych układach, stosuje się kolejne modyfikacje prowadzące do poprawy parametrów użytkowych poprzez dodawanie do matryc polimerowych różnego typu wypełniaczy ceramicznych. Przedmiotem naszych badań była charakterystyka fizykochemiczna i elektrochemiczna kompozytowych żelowych elektrolitów polimerowych o różnej budowie matrycy polimerowej i wykorzystaniu do ich wytwarzania wypełniaczy w postaci mezoporowatej czystej krzemionki MCM-41 oraz modyfikowanej powierzchniowo krzemionki MCM-41 z wykorzystaniem chlorosilanu. Badania wykazały znaczną poprawę przewodnictwa właściwego dla kompozytowych żelowych elektrolitów polimerowych, w stosunku do układów pozbawionych wypełniacza, jak również kompozytowe elektrolity polimerowe cechowały się wyższą stabilnością względem anody litowej, co prognozuje możliwość aplikacyjnego ich wykorzystania jako elektrolitów w ogniwach litowo-polimerowych.

9

Hydrożelowe elektrolity alkaliczne do akumulatorów Ni-MH

Osińska-Broniarz M., Mańczak R., Sierczyńska A., Kopczyk M.

Chemik

|

2015

|

Vol. 69, nr 12

852--861

PL

Jeszcze kilkanaście lat temu chemiczne źródła prądu dostarczały energii przy zastosowaniu tylko i wyłącznie ciekłych elektrolitów, które charakteryzują się wysokimi wartościami przewodnictwa jonowego. Poza zaletami, ciekłe elektrolity mają również liczne wady. Stosowanie ciekłych elektrolitów w chemicznych źródłach prądu może być niebezpieczne dla ich bezpośredniego użytkownika oraz dla środowiska zewnętrznego. W 1978 r. zespół prof. Armanda udowodnił, że ciekły elektrolit w akumulatorach można z powodzeniem zastąpić elektrolitem polimerowym, który charakteryzuje się zarówno wysokimi wartościami przewodnictwa jonowego, trwałością mechaniczną i termiczną, jak i wysokim bezpieczeństwem pracy. Ponadto zastosowanie elektrolitu polimerowego pozwala na całkowite wyeliminowanie separatora z układu elektrochemicznego, gdyż stanowi on swoistą przegrodę międzyelektrodową, która zabezpiecza przed bezpośrednim przepływem elektronów między elektrodami różnoimiennymi.

EN

Several years ago chemical power sources supplied power exclusively with application of liquid electrolytes that have high ionic conductivity, thus allowing quick ion migration between opposite side electrodes. Apart from advantages, liquid electrolytes have also numerous disadvantages. Using liquid electrolytes in chemical power sources can be dangerous both for its direct user, as well as for the environment. In 1978, the team of Prof. Armand has proven that liquid electrolyte in batteries can be successfully replaced with polymer electrolyte, which has at the same time high ionic conductivity, thermal and mechanical stability and high operational safety. Moreover, application of polymer electrolyte allows complete elimination of separator from the electrochemical system, as it forms itself specific interelectrode barrier that prevents direct electron flow between opposite sign electrodes.

10

Zaawansowane technologicznie chemiczne źródła prądu do zastosowania w pojazdach elektrycznych

Osińska-Broniarz M., Rydzyńska B., Kopczyk M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2014

|

Nr 1(101)

69--74

PL

Od momentu zbudowania pierwszego na świecie ogniwa wtórnego zdolnego do magazynowania energii –akumulatora, w dziedzinie elektrochemicznych źródeł zasilania nastąpił znaczny rozwój. Pojawiły się akumulatory litowo-jonowe, które zrewolucjonizowały przemysł motoryzacyjny. Stały się one dominującym źródłem zasilania do wykorzystania w pojazdach napędzanych elektrycznie. Nadal potrzebne są jednak ulepszenia w zakresie podwyższenia stopnia bezpieczeństwa użytkowania tego rodzaju ogniw, sposobu i szybkości procesu ładowania, jak również obniżenie kosztów produkcji. Przez cały czas prowadzone są prace nad stworzeniem nowych, rewolucyjnych technologii służących do magazynowania energii. Nadal niezbyt powszechnym sposobem zasilania jest możliwości wykorzystania alternatywnego paliwa w postaci płynnego wodoru, które w wyniku reakcji elektrochemicznej w ogniwie paliwowym, mogłoby stać się tanim i ekologicznym źródłem zasilania pojazdu. Coraz częściej słyszy się również o nowych, zaawansowanych technologicznie rozwiązaniach umożliwiających magazynowanie i konwersję wysokich gęstości energii w małych jednostkach masy. Wiele prac badawczych prowadzonych jest w celu stworzenia akumulatorów o bardziej korzystnych parametrach elektrycznych, znacznie tańszych w produkcji i bezpiecznych w stosunku do ogniw wtórnych obecnie stosowanych.

EN

There has been a great deal of progress in the field of electrochemical sources of energy since the invention of the world’s first ever secondary electrochemical cell capable of storing chemical energy and converting it into electrical energy - the battery. When lithium ion batteries appeared on the scene, they revolutionized the automotive industry, allowing for the expansion in the field of electric vehicles. However, there still is many improvements to be made when it comes to handling and safety these batteries, whilst lowering production costs. Simultaneously, work is underway to develop new technologies for energy sources which would be able to satisfy the needs of the auto industry. The world still lacks the technology for using hydrogen as a means to power vehicles on a commercial scale - this prove beneficial, especially trying to lower the negative impact vehicles have on the environment. Within the scientific community there is also more and more talk on new, technologically advanced solutions for energy storage. A lot of research today focuses on creating new batteries with better electrical parameters, but lower in production costs and safer in handling, compared to the ones available on the market today.

11

Wpływ metody wytwarzania membran polimerowych na właściwości elektrolitów żelowych do akumulatorów litowo-jonowych

Osińska-Broniarz M., Martyła A., Rydzyńska B., Kopczyk M.

Chemik

|

2014

|

Vol. 68, nr 5

459--467

PL

W artykule przedstawiono wyniki prowadzonych prac badawczych dotyczących wpływu metody wytwarzania membran polimerowych na właściwości fizyczne i elektrochemiczne żelowych elektrolitów polimerowych do akumulatorów litowo-jonowych. Prowadzone prace pozwoliły na określenie najbardziej optymalnej metody wytwarzania membran do żelowych elektrolitów polimerowych o zadowalających parametrach elektrochemicznych przy jednoczesnym wyeliminowaniu zagrażających zdrowiu i środowisku rozpuszczalników.

EN

The article presents results of studies on the effect of polymer membrane production method on physical and electrochemical properties of gel polymer electrolytes for lithium-ion batteries. Conducted studies allowed development of optimum method for production of membranes for gel polymer electrolytes of satisfactory electrochemical properties using PVdF/HFP copolymer and at the same time minimisation of the amount of used solvents that are environmentally harmful.

12

Akumulator – ekologiczna alternatywa źródła energii dla napędu w systemie transportu

Kopczyk M., Osińska-Broniarz M.

Wiadomości Elektrotechniczne

|

2013

|

R. 81, nr 6

7--9

PL

Omówiono rodzaje akumulatorów i ich możliwości energetyczne jako źródło zasilania pojazdów oraz przedstawiono rozwój akumulatorów litowo-jonowych.

EN

The paper discusses types of rechargeable cells and their power potential as a vehicle power sources. Development of lithium-ion batteries is presented.

13

Otrzymywanie i zastosowanie funkcjonalizowanych napełniaczy hybrydowych SiO2/F-SF POSS w żelowych elektrolitach polimerowych

Szwarc-Rzepka K., Walkowiak M., Osińska-Broniarz M., Dutkiewicz M., Maciejewski H., Jesionowski T.

Polimery

|

2013

|

T. 58, nr 10

748--758

PL

Metodą odparowania rozpuszczalnika wytwarzano układy hybrydowe SiO2/POSS. Do modyfikacji powierzchni krzemionki uwodnionej lub otrzymanej techniką emulsyjną zastosowano oktakis(dimetylosiloksy-1,1',2,2',3,3',4,4'-oktafluoropentyloksypropylo) oktasilseskwioksan (F-SF POSS). Efektywność modyfikacji napełniaczy potwierdzano przy użyciu spektroskopii w podczerwieni (FT-IR) oraz jądrowego rezonansu magnetycznego (29Si oraz 13C CP MAS NMR). Określano parametry struktury porowatej wytworzonych napełniaczy hybrydowych, takie jak: powierzchnia właściwa BET, średnica oraz objętość porów. Układy hybrydowe poddano ponadto analizie dyspersyjnej (metodą nieinwazyjnego wstecznego rozproszenia światła — NIBS) oraz morfologicznej (za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej TEM). Otrzymane modyfikowane napełniacze zastosowano jako dodatek do żelowych elektrolitów polimerowych. Elektrolity żelowe uzyskano na drodze aktywacji suchych membran kompozytowych w ciekłym roztworze soli litu. Badania elektrochemiczne obejmowały pomiary przewodnictwa właściwego techniką spektroskopii impedancyjnej w szerokim zakresie temperatury oraz wyznaczenie okien potencjałowych techniką liniowej woltametrii cyklicznej. Dodatek kompozytów POSS wpływa korzystnie na transport kationów litu, zwiększając przewodnictwo żeli na bazie PVdF/HFP w temperaturze pokojowej o ponad jeden rząd wielkości. Obserwowany wzrost przewodnictwa jest słabo skorelowany z ich zdolnością do absorpcji fazy ciekłej. Stabilność anodowa żeli rośnie nieznacznie w wyniku dodania napełniaczy POSS do membran PVdF/HFP. Badane napełniacze wykazują obiecujące właściwości w kontekście przyszłych prac badawczo-rozwojowych nad nowatorskimi elektrolitami stałymi do akumulatorów litowych o zwiększonym poziomie bezpieczeństwa.

EN

Hybrid SiO2/POSS fillers were obtained using the method based on solvent evaporation. Octakis({1,1,2,2,3,3,4,4-octafluoropentyloxypropyl}dimethylsiloxy) octasilsesquioxane (F-SF POSS) was used to modify the surface of silica, hydrated or prepared via emulsion method. The effectiveness of modification was evaluated by FT-IR spectroscopy and nuclear magnetic resonance (29Si and 13C CP MAS NMR). The parameters of porous structure of the prepared hybrid fillers, such as surface area BET, mean pore diameter and pore volume were determined. The hybrid products were subjected to dispersive analysis (non-invasive backscattering method, NIBS) and morphological characterization (using transmission electron microscopy — TEM). The obtained hybrid systems were used as additives in gel polymer electrolytes, prepared by activation of dry composite membranes in a liquid solution of lithium salt. The electrolytes were subjected to electrochemical studies, including the measurements of specific conductivity by impedance spectroscopy in a wide range of temperatures and the determination of potential windows by the linear cyclic voltammetry. The addition of POSS composites had a beneficial effect on the transport of lithium cations and the room temperature conductivity of gel electrolytes based on PVdF/HFP membranes was enhanced by an order of magnitude. The observed increase in gel conductivity was poorly correlated with the ability of liquid phase absorption. The anodic stability of gels only slightly increased upon the addition of POSS to PVdF/HFP membranes. The fillers studied show promising properties in the context of future research and development studies on new solid electrolytes for lithium cells with increased safety.

14

Akumulator - ekologiczna alternatywa źródła energii dla napędu w systemie transportu

Kopczyk M., Osińska-Broniarz M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2013

|

Nr 2(99)

19--24

PL

W zawiązku z licznymi ograniczeniami związanymi z dostępem, m.in. ze względów politycznych, do surowców naturalnych jakimi są paliwa płynne oraz wyczerpywaniem się ich zasobów próbuje się stworzyć nowy system mobilności poprzez wprowadzenie pojazdów hybrydowych i elektrycznych w systemie transportu. Tego typu pojazdy zasilane częściowo lub całkowicie energią elektryczną mają przede wszystkim przyczynić się do rozwiązania problemu zanieczyszczenia środowiska, którego poziom jest szczególnie wysoki w aglomeracjach miejskich. Duże natężenie ruchu, ogromna ilość przemieszczających się pojazdów na ograniczonym terenie infrastruktury miejskiej staje się poważnym zagrożeniem ekologicznym dla człowieka i jego środowiska. W trakcie spalania paliw płynnych wydzielają się do atmosfery znaczne ilość szkodliwych związków, a mimo stosowania czynników neutralizujących w układach wydechowych pojazdów, na które zużywa się około 40 ton platyny i palladu rocznie, problem zanieczyszczeń pozostaje bez zmian. Wprowadzenie pojazdów elektrycznych w systemie transportu nie ma polegać na natychmiastowym, całkowitym wyeliminowaniu pojazdów spalinowych, lecz na powolnym zastępowaniu silników spalinowych silnikami elektrycznymi.

EN

Due to many limitations connected with the depletion and accessibility of natural recourses, such as liquid fuels, attempts are made to create a new mobility system, based on hybrid and electric vehicles in public transportation systems. Such vehicles could be the contributing factors in the effort of solving the issues of environment al pollution, which is especially high in urban systems. Heavy traffic in urban infrastructure is an ecological threat for humans and the environment. The process of burning liquid fuels releases large amounts of harmful chemical compounds into the atmosphere. Despite the extensive use of neutralizing agents such as platinum and palladium in vehicle exhaust systems (nearly 40 tons annually), the issue of environmental pollution stays unresolved due to the steadyt increase of vehicles in use. The introduction of electric vehicles into public transportation systems is not meant to eliminate immediately the use of traditional combustion engines, but rather to find a reasonable compromise in the ways they are being utilized. One major consequence of this innovation will be a new way of thinking about transportation, especially in urban agglomerations. It will reduce the usage of liquid fuels in favor of the more eco-friendly hybryd and electric vehicles.

15

Membrany jonowymienne do niskotemperaturowych ogniw paliwowych

Osińska-Broniarz M., Waszak D., Kopczyk M.

Chemik

|

2013

|

Vol. 67, nr 9

793--800

PL

W artykule przedstawiono metodę wytwarzania polimerowej membrany anionowymiennej z wykorzystaniem polieteroimidu. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że wytworzona alkaliczna membrana anionowymienna charakteryzuje się wysoką stabilnością termiczną oraz wysoką wartością przewodnictwa właściwego pozwalającego na praktyczne wykorzystanie tego typu membran jako elektrolitów stałych w ogniwach paliwowych.

EN

The paper presents method for obtaining anion-exchange polymer membrane based on polyetherimide. The studies have shown that obtained alkaline anion-exchange membrane is thermally stable and has high specific conductance that allows to use such membranes as solid electrolytes in fuel cells in practice.

16

Structure and lithium transport phenomena in a new tripodand-grafted polysiloxane

Walkowiak M., Waszak D., Osińska-Broniarz M., Gierczyk B.

Polimery

|

2011

|

T. 56, nr 4

294-301

EN

New polymeric host for Li+ cation-conducting polymer electrolytes has been described. Poly(methyl(2-tris(2-(2-methoxyethoxy)ethoxy)silyl)ethyl)siloxane) trimethylsilyl terminated, average molecuar weight 19 100, has been synthesized by catalytic hydrosilylation reaction between a polysiloxane and appropriate vinyl-functionalized tripodand-type silane. On the basis of the obtained macromolecule a flexible polymer electrolyte membrane has been prepared by dissolving appropriate amount of lithium salt (LiPF6) in the polymer matrix. Relation between the molecular structure and lithium cation conduction mechanism has been studied and discussed in terms of temperature dependence of specific conductivity and lithium cation transport number. The issue of decoupling of cationic mobility from polymer segmental motions has been addressed and discussed on the basis of solid state 7Li NMR measurements.

PL

Zbadano właściwości zsyntetyzowanego nowego typu polimerowego elektrolitu z mechanizmem przewodzenia opartym na kationach litu. Na drodze katalitycznej hydrosililacji, przy użyciu polisiloksanu i trójpodandu krzemowego z grupą winylową otrzymano poli(2-tris(2-(2-metoksyetoksy)etyloksy)sililoetylo)metylosiloksan o średnim ciężarze cząsteczkowym 19 100. W wyniku rozpuszczenia w wytworzonej matrycy polimerowej soli litu (LiPF6) uzyskano elastyczne membrany elektrolitowe. Określano zależność właściwości elektrochemicznych oraz mechanizmu przewodnictwa jonowego od struktury kompleksu polimer-sól litu. Na podstawie pomiarów 7Li NMR rozważono problem braku sprzężenia dynamiki łańcucha polimerowego i dynamiki kationu litu. Struktura molekularna zsyntezowanego związku zawiera centra trójpodandowe przyłączone do polisiloksanowego łańcucha głównego (rys. 1). Polimer wykazuje strukturę amorficzną ze słabo zaznaczoną przemianą szklistą w temperaturze z zakresu 10-20 °C (rys. 2, 3). Zależność logarytmu przewodnictwa od odwrotności temperatury, wyznaczona dla kompleksu polimer-sól litu, ma przebieg prostoliniowy, co sugeruje nietypowy dla polieterowych elektrolitów polimerowych mechanizm przewodnictwa, oraz brak sprzężenia pomiędzy ruchami termicznymi segmentów polimerowych a transportem jonowym (rys. 4). Liczba przenoszenia kationu litu jest stosunkowo duża, co wskazuje na znaczną ruchliwość kationu Li+ (rys. 5). W celu dokładniejszej oceny dynamiki kationu wykonano 7Li NMR uzyskanego kompleksu w szerokim zakresie temperatury i określono zależność szerokości piku od temperatury (rys. 6). Zależność ta nie wykazuje charakterystycznego przegięcia w temperaturze przemiany szklistej, co potwierdza przypuszczenie o braku sprzężenia dynamiki polimeru z dynamiką kationu. Ponadto zaobserwowano rozszczepienie piku NMR poniżej temperatury ok. -30 °C, co przypisano dwóm odmiennym koordynacjom kationu przez eterowe atomy tlenu. Badania pozwoliły na zaproponowanie nowego typu mechanizmu transportu litu w polimerze, charakterystycznego dla obecności zorganizowanych centrów podandowych (rys. 7, schemat A). Otrzymany polimer jest interesującym przykładem przewodzącej matrycy dla kationów i może stanowić podstawę do wytwarzania wysokoprzewodzących elektrolitów polimerowych do akumulatorów litowych.